生物还原/生物吸附法处理放射性废水

当浓度超过一定值后，放射性核素对于微生物会产生毒害作用.但对于低浓度、数量大、成分复杂且有机污染严重的放射性废水，生物处理是一种具有研究价值的方法.生物方法治理放射性核素污染有下列两种途径:(1)生物还原:利用微生物将金属离子还原.如果该金属离子的还原态毒性较小，溶解度较低，则可以降低该金属离子的毒性并使之沉淀.已有研究表明，自然界中存在许多微生物可以还原As(V)、Se(VI)、Cr(VI)、Fe(III)、Mn(VII)等金属离子.例如，许多好氧和厌氧细菌利用基于细胞色素的呼吸链和还原酶，通过不同的底物转移电子，可以将Cr(VI)还原为Cr(III).研究表明，Escherichiacoli、Desulfovibriodesulfuricans和Geobactersulfurreducens中的氢化酶可以在氢存在的条件下，将放射性核素Tc(VII)还原，从而形成氧化物沉淀。16SrRNA基因分析结果表明，这些微生物几乎都属于原核微生物.到目前为止，人们关于真核微生物转化重金属和放射性核素知之甚少。

(2)生物吸附:生物吸附概念早由Ruchhoft提出，他利用活性污泥去除水中的放射性核素Pu，并认为Pu的去除是由于微生物的繁殖形成具有较大面积的凝胶网，使微生物具有吸附能力.大量研究结果表明，一些微生物，如细菌、真菌、酵母和藻类等，对金属有很强的吸附能力.生物质吸附金属的机理十分复杂，它们对重金属的作用可以分为生物吸附和生物积累两个不同的生物化学过程.生物积累仅发生在活细胞内，当活细胞生存在环境中时，它可以通过多种机理，包括运输以及细胞内外的吸附来“提高”本身的金属含量.已提出的金属运送机制有脂类过度氧化、复合物渗透、载体协助及离子泵等.生物积累是一个主动过程，它比生物吸附慢得多，是通过微生物的新陈代谢伴随着能量消耗进行的.由于这一过程和细胞代谢直接相关，因此，许多影响生物活性的因素都能影响金属的吸附.随着生物技术的发展，对微生物与重金属及放射性核素之间相互作用机制的研究不断深入，人们逐渐认识到利用微生物治理放射性废水污染是一种极有应用前景的方法。

用微生物菌体作为生物处理剂，吸附存在于水溶液中的铀等放射性核素，效率高、成本低、耗能少，且不产生二次污染物，可以实现放射性废物的减量化目标，为核素的回收利用或地质处置创造有利条件.据报道，Geobactersulfurreducens细菌能够去除地下水中溶解性的铀，Geobacter能够使溶解性的U(VI)还原为不溶解的U(IV)，从而使U以固体形式沉淀下来，因此，这种细菌有可能被用于放射性核素的生物处理.生物吸附法(biosorption)利用生物体或其衍生物吸附/吸收废水中的金属离子，再经固液分离，达到净化目的.这种新方法，适宜处理废水量大、浓度低的放射性废水，具有、廉价的特点，受到广泛关注.该方法利用各种生物材料，如芽孢杆菌、青霉菌、酵母、海藻等来吸附除去水中放射性核素离子，可以将废水中的核素离子浓度降得非常低，甚至直接达到排放要求.近年来，作者所在课题组生物吸附领域里进行了积极的探索性工作，研究成果得到国内外广泛关注。